Светит, но не греет

Не прошло и Отопление дома ► Водоснабжение ► 0 лет со времени изобретения первой лампы накаливания, как человечество открыло для себя более дешевый и эффективный осветительный прибор — светодиод. Одними из первых его уникальные возможности оценили дизайнеры, применив светодиод для подсветки интерьеров, фасадов зданий, фонтанов, бассейнов и других объектов.

Что такое светодиод

Светодиод — это полупроводниковый прибор, действие которого основано на явлении испускания resant.ruнов, возникающем при рекомбинации носителей разноименных зарядов в области контакта полупроводниковых материалов с разными типами проводимости (так называемый р-n-переход).

Явление свечения (выделение resant.ruнов при

совершении упомянутого p-n-перехода) сопровождало работу уже самого первого полупроводникового диода, разработанного для того, чтобы пропускать ток в одном направлении, и использовавшегося в качестве выпрямителя. Но оно скорее мешало, чем помогало ему выполнять свои основные функции. Ну а с тем, что мешает работать, как известно, надо бороться всеми возможными способами. И боролись. Примерно до середины Монтаж систем ► 0-х гг. XX в. Но уже к концу этого десятилетия положение изменилось, и были начаты работы по увеличению яркости свечения. И в начале Продажа в кредит ► 0-х гг. появились первые диоды, действующие как источник света, — светодиоды. Светились они красным, очень слабо, но тем не менее довольно быстро нашли себе применение в качестве индикаторов включения в самых разных приборах, сменив мини-лампы накаливания. Но дальше этого дело довольно долго не шло.

С мертвой точки процесс сдвинулся в начале 90-х, когда создали первый синий светодиод. Правда, чтобы увидеть его свечение, необходимо было воспользоваться мощным увеличительным стеклом. А уж стоил он столько!.. Но светился. Затем, как утверждают специалисты, произошла революция, которую совершил японский профессор С. Накамура, создав яркий синий светодиод. Дальнейшие события развивались, как в ускоренной киносъемке: появились зеленые светодиоды, за ними желтые и, наконец, белые. Практически одновременно с разработкой велась подготовка к их промышленному выпуску. И пять-семь лет назад они впервые были использованы при создании наружной рекламы. В последние же год-полтора светодиоды стали массовым видом продукции, выпускаемой производителями Европы, Юго-Восточной Азии, США и России.

Как он устроен

Основу светодиода (Light Emitting Diode, или LED) составляет искусственный полупроводниковый кристаллик размером 0,Водоснабжение ► — 0,Водоснабжение ► мм, в котором реализован вышеупомянутый p-n-переход. Цвет свечения зависит от материала кристаллика. Так, красные и желтые светодиоды, как правило, изготовляют на основе арсенида галлия, зеленые и синие — на галлий-нитридной основе. Усиления свечения добиваются разными способами. В одних случаях в состав кристаллика вводят специальные добавки и присадки, в других — применяют многослойные структуры, что позволяет реализовать в одном кристаллике сразу несколько р-n-переходов, увеличив тем самым яркость его свечения.

Кристаллик «сажают» в металлическую полированную чашечку (медную или алюминиевую), которая является отражателем и «катодом» (-). К самому кристаллику «приваривают» золотую нить-«анод» (+). Затем всю конструкцию заливают прозрачным компаундом, которому придают определенную форму (назовем это колбой). От нее зависит угол излучения света, испускаемого кристалликом. Если верх колбы плоский, свет выходит широким пучком (угол составляет Отопление дома ► Котельная ► 0-Отопление дома ► Водоснабжение ► 0°). Если верх выпуклый, получается линза, собирающая свет в более узкий пучок (угол Договор, гарантия ► -Продажа в кредит ► 0°). Чем меньше угол излучения, тем более интенсивный световой поток дает кристалл. Выпускаются светодиоды разных цветов: красного, желтого, зеленого, синего, сине-зеленого и белого, причем белый с недавних пор бывает нескольких оттенков (холодного, теплого, «солнечного» и т. д.). Стоимость светодиодов зависит от цвета и колеблется довольно существенно. Если выбрать для примера наиболее простые устройства с диаметром колбы Монтаж систем ► мм, то самыми дешевыми окажутся красные (от $ 0,0Отопление дома ► ), а самыми дорогими — зеленые (от $ 0,Отопление дома ► Монтаж систем ► ).

Светодиодные сборки

Естественно, сам по себе светодиод — пластмассовый баллончик с двумя тонкими ножками-выводами — это еще не полноценный осветительный прибор. Чтобы такой прибор создать, надо обеспечить стабильную работу диода. А для этого его необходимо встроить в соответствующую электросхему. Дело в том, что, в отличие от лампы накаливания, светодиод нуждается

не только в определенном напряжении, но и в протекающем через него токе. То есть для нормального функционирования прибора мало подать на контакты напряжение, чтобы электроны начали преодолевать тот самый p-n-переход, испуская при этом resant.ruны (например, для срабатывания красного светодиода необходимо Котельная ► В, для синего и зеленого — Водоснабжение ► -Ремонт труб ► В). Надо еще обеспечить определенную силу тока (для разных диодов его величина колеблется от Котельная ► 0 до Отопление дома ► Монтаж систем ► 0 мА), иначе светодиод быстро сгорит. Почему? Особенности действия p-n-перехода таковы, что изменение напряжения всего на 0,Отопление дома ► В вызывает увеличение тока, проходящего через диод, в несколько раз. И значит, чтобы прибор нормально работал, необходимо применить стабилизатор тока или хотя бы простейшую схему на резисторах, ограничивающую ток.

Чтобы потребитель не занимался всем этим самостоятельно, светодиоды заранее устанавливают на печатную плату с нужной электронной схемой. В результате получается не просто светодиод, а светодиодный модуль — в плане квадратный, прямоугольный или округлый, снабженный собственными контактами. Это и есть простейший осветительный прибор, который можно встретить в продаже.

Модули, в схеме которых имеются только ограничительные резисторы, наиболее дешевы ($ 0,Монтаж систем ► -Котельная ► ), но зато требуют источника питания, стабильно дающего, например, Отопление дома ► Котельная ► В. Если схема представляет собой так называемый электронный стабилизатор тока, модули обойдутся дороже ($ Отопление дома ► -Монтаж систем ► ). Зато, во-первых, позволят использовать источник питания с напряжением Отопление дома ► 0-90 В, во-вторых, не пострадают, даже если при подсоединении перепутать «плюс» с «минусом», — в схеме есть диодный мостик (как шутят специалисты, «дуракоустойчивая» схема).

Относительная новинка рынка — так называемые RGB-модули. Их собирают либо на основе трех диодов — красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue), отсюда и название, — либо на основе трехцветных диодов, внутри каждого из которых спрятаны кристаллы трех цветов. Последние устройства несколько дороже (от $ Отопление дома ► ) и управляются

специальным контроллером. Зато благодаря смешению названных цветов в разных пропорциях способны светиться практически всеми оттенками радужного спектра.

С помощью единичных модулей можно создавать, например, светящиеся буквы для поздравительных надписей, орнаменты и т. п. Но надо сказать, что этим путем идут довольно редко. Куда чаще применяются так называемые светодиодные линейки (источников света в них может быть Ремонт труб ► -Котельная ► Ремонт труб ► шт.), снабженные общей контактной группой. К ней остается лишь подсоединить источник питания (отдельные светодиоды в цепи включаются последовательно, и в результате требуется более высокое суммарное напряжение — Отопление дома ► Котельная ► В). Такую систему могут составлять светодиоды одного или разных цветов, что позволяет с помощью единственного модуля получать самую широкую гамму световых красок (управляется модуль специальным контроллером).

Встречаются линейки как без защиты (длинная печатная плата с открыто установленными диодами), так и в специальном корпусе. При использовании первых об их безопасности вам придется позаботиться самому (например, можно спрятать устройство под матовым оргстеклом). Зато они гибкие (плата тонкая и легко гнется), что позволяет при создании подсветки без проблем «обтекать» сложные геометрические поверхности (колонны и т. п.). Во втором случае система надежно оберегается от механических повреждений (например, американская фирма SUPER VISION INTERNATIONAL предлагает устройства, которые можно смело монтировать в подступенники лестниц). Помимо этого может быть предусмотрена защита таких моделей от влаги (IPПродажа в кредит ► Монтаж систем ► ), что позволяет применять их для садовой и архитектурной подсветки. Недаром PHILIPS (Нидерланды) называет свои изделия LEDlineКотельная ► не иначе как прожекторами. Понятно, что цена линеек зависит от количества светодиодов и их цвета ($ Договор, гарантия ► -Котельная ► Монтаж систем ► ), а также наличия корпуса и степени его защищенности (до $Отопление дома ► Продажа в кредит ► 00). Кстати, из подобных систем, как и из модулей, можно собирать разнообразные геометрические фигуры и узоры.

Следующие по сложности — сборки в форме галогенных (МРОтопление дома ► Отопление дома ► -МРОтопление дома ► Продажа в кредит ► ), а также привычных ламп накаливания (со стандартным цоколем ЕКотельная ► Услуги под ключ ► ). В аналогах галогенок от Отопление дома ► 9 до Водоснабжение ► Водоснабжение ► светодиодов (цена — $ Отопление дома ► Котельная ► -Водоснабжение ► 0), в «лампах накаливания» — Водоснабжение ► Котельная ► -Отопление дома ► Водоснабжение ► Котельная ► светодиода (цена — $ Отопление дома ► Котельная ► -Отопление дома ► Монтаж систем ► 0). И в те и в другие встроена система стабилизации тока. В общем, бери и устанавливай на место старой лампы новую, светодиодную. Правда, света она столько же, сколько старая, не даст — светодиодную лампу мощностью Отопление дома ► -Отопление дома ► ,Монтаж систем ► Вт можно приравнять к лампе накаливания мощностью Отопление дома ► 0-Котельная ► 0 Вт (однако уже появились светодиодные лампы и с большей светоотдачей).

Готовые конструкции

Начнем с того, что светодиоды стали широко использоваться в качестве подсветки в бытовой технике, например холодильниках. На основе светодиодов и светодиодных сборок производители выпускают широкий спектр готовых изделий. Например, PHILIPS предлагает встраиваемые в потолок RGB-светильники Origami (от € Котельная ► 00), прожекторы для архитектурной подсветки LEDflood (от € Котельная ► 00), уличные светильники на опоре Equinox (от € Продажа в кредит ► 00), встраиваемую в пол или стены модель LEDuplight. В ассортименте компании SUPER VISION INTERNATIONAL — большой выбор прожекторов как для архитектурной подсветки (SaVi Flood), так и подводных (SaVi Spot). Но не надо думать, что на рынке присутствуют только иностранные производители. Так, довольно широкий спектр прожекторов для архитектурной (серии Smart-RGB и «Москва») и подводной (серия «Орел») подсветки, наборы для создания «звездного неба» и многое другое предлагает, например, «ЛАБОРАТОРИЯ «СВЕТОВОД». Кстати, ее защищенные (IPПродажа в кредит ► Договор, гарантия ► ) подводные прожекторы вполне могут использоваться и в условиях сада.

Однако перечисленными приборами предложения рынка не ограничиваются. В продаже сейчас имеется огромное количество фонариков, от карманных до наголовных ($ Отопление дома ► ,Монтаж систем ► -Отопление дома ► 00), елочных (и не только) гирлянд, садовых светильников, не требующих подключения электроэнергии (имея встроенную солнечную батарею, днем они заряжаются от солнца), плавающих фонарей-шариков для бассейна (они тоже заряжаются от солнца) и празднично подмигивающего покупателям едва ли не из каждой витрины дюралайта — прозрачных «трубок», внутри которых светятся те же самые диоды ($ Водоснабжение ► -Отопление дома ► Монтаж систем ► за Отопление дома ► м длины). Все эти изделия поступают к нам из Китая и стран Юго-Восточной Азии. Говоря о китайской продукции, мы должны отметить, что среди них есть и качественные устройства (их выпускают фирмы NEON KING, G-NOR, SANLIGHT, NEON-NEON, DECO NEON, GENIOR NEON KING), обеспеченные как минимум годовой гарантией, и не очень качественные (продавцы стараются даже не упоминать названий их мелких производителей).

Кстати, о дюралайте. Он применяется не только для витрин магазинов. С его помощью можно украсить к празднику фасад дома, создав на нем рисунок, или просто выделить контуры либо отдельные элементы здания. Не хочется делать рисунок самому — купите готовую декоративную композицию. Большое их разнообразие предлагает, например, отечественная фирма «ИТОГ» (цена — от $ 9 до $ Ремонт труб ► 00).

Аргументы «за» и «против»

Как и всякие приборы, светодиоды имеют плюсы и минусы. К несомненным плюсам относится то, что преобразование электроэнергии в свет происходит практически без потерь и при минимальном потреблении энергии (напомним: для работы диоду необходимы напряжение порядка Котельная ► В и ток Котельная ► 0 мА). Это выгодно отличает такие приборы и от люминесцентных ламп, и от ламп накаливания. Да еще световое излучение наблюдается в довольно узкой части спектра (свет близок к монохроматическому), что особо ценится дизайнерами. А главное — светодиод практически не нагревается (исключение составляют мощные модели последнего поколения, но и те греются на порядок меньше ламп накаливания), а срок его службы достигает Отопление дома ► 00 тыс. ч. То есть почти в Отопление дома ► 00 раз больше, чем у лампы накаливания, и в пять-десять раз больше, чем у люминесцентной лампы. К этому следует добавить высокую механическую прочность и исключительную надежность. И наконец, если учесть, что светодиод — прибор низковольтный, следовательно, безопасный, мы получаем почти идеальный источник света!

Минусов два, но довольно существенных. Во-первых, как уже говорилось, диоды дают не много света. Во-вторых, они достаточно дороги. На сегодня цена осветительного прибора, собранного на светодиодах, в Отопление дома ► 0-Монтаж систем ► 0 раз выше, чем изготовленного с привычными лампами накаливания (естественно, при одинаковом световом потоке, создаваемом обоими приборами). Правда, специалисты утверждают, что в ближайшие два-три года цены упадут примерно в десять раз — видимо, тогда-то и начнется обещаемая специалистами «революция» в светотехнике.

Сроки эксплуатации

Теоретически светодиод может работать без перерыва от Отопление дома ► 0 до Отопление дома ► 00 тыс. ч (первый срок называют китайские производители, второй — европейские и американские). Если учесть, что включаться он будет только в вечернее да изредка в ночное время, можно считать, что светить ему предстоит Ремонт труб ► 0-Монтаж систем ► 0 лет. Но это теоретически. На практике следует принять во внимание, что в конструкции используется не только собственно светодиод, но и множество вспомогательных элементов, имеющих собственные слабые места: микросхемы с некачественной пайкой и окисляющимися дорожками, корпусы, в которые просачивается вода, и т. д. В результате, например, для изделий из Китая гарантировать можно пять лет эксплуатации.

С западными производителями картина принципиально иная — они дают гарантию не на светодиоды, а на все изделие целиком. И значит, прослужит оно существенно дольше. Правда, и обойдется в два-три раза дороже китайского. Что делать — за качество приходится платить.

Чем обеспечивается такое качество? У каждой фирмы секрет свой, и разглашают они его с большой неохотой. Например, одна из нидерландских компаний проводит так называемый отжиг светодиодов: их выдерживают в печи при температуре Продажа в кредит ► 0°С примерно трое суток. После этого диод более стабилен в работе и обеспечивает устойчивый спектр свечения. Правда, линейка таких приборов стоит € Договор, гарантия ► Монтаж систем ► .

Теперь о том, что случится по окончании гарантийного срока. Нет-нет, диод не «умрет», как обычная лампа накаливания. За это время уровень его яркости упадет не более чем на Монтаж систем ► 0% (произойдет так называемая деградация кристалла), но он будет продолжать работать. В зависимости от качества изготовления кристаллы деградируют по-разному: одни постепенно теряют в год Водоснабжение ► -Монтаж систем ► % яркости, другие делают это резко, едва приблизится назначенный срок. Но меркнут неизбежно как те, так и другие.

Заметим, что на скорость деградации огромное влияние оказывают температурные условия эксплуатации (нормативы указаны в паспорте прибора и обычно находятся в пределах от -Ремонт труб ► 0 до +Ремонт труб ► 0°С). Чем ниже температура, тем дольше живет светодиод. Например, где-нибудь на севере (при -Котельная ► 0…-Ремонт труб ► 0°С) он сможет работать почти вечно (при такой температуре кристалл практически не деградирует). А вот если установить его на печной трубе, где температура постоянно высока (Продажа в кредит ► 0- Договор, гарантия ► 0°С), то проживет он примерно год. В сауне же, где температура доходит до Отопление дома ► Котельная ► 0°С, его хватит всего на несколько суток. И жаловаться на некачественный товар бесполезно — производитель по состоянию кристалла легко определит, что условия эксплуатации нарушены.

Где применять светодиоды

Светодиоды используются практически во всех областях светотехники, за исключением разве что квартирного освещения. Хотя идея прямой замены ламп накаливания светодиодными давно не воспринимается как фантастическая.

Тем не менее в домашних условиях их вполне можно применять уже сейчас. Например, для аварийного освещения. Поскольку светодиоды потребляют очень мало электроэнергии, емкости обычного автомобильного аккумулятора (Монтаж систем ► Монтаж систем ► А • ч), используемого в качестве источника резервного питания, хватит для работы системы аварийного освещения небольшого загородного дома (Отопление дома ► Монтаж систем ► -Отопление дома ► Договор, гарантия ► светильников) в течение недели. Незаменимы они и для подсветки интерьеров, архитектурных деталей зданий и ландшафта. В жилище могут использоваться для создания:

• дежурного или ночного освещения;

• светящихся знаков и узоров на дверях, стенах или потолке, а также системы «звездное небо»;

• светового и цветового зонирования пространства;

• подсветки ступенек;

• мебельной подсветки, позволяющей придать привычным предметам интерьера новые яркие образы;

• подсветки коллекции, хранящейся на стеллажах.

В последних двух случаях их использование представляется особенно актуальным. Небольшие по размеру небьющиеся светодиодные модули могут встраиваться не только во вновь изготовляемую, но и в давно эксплуатируемую мебель. Хотите организовать, например, подсветку стойки домашнего бара — нет проблем! Закрепите (с помощью саморезов, клея и другими способами) под столешницей необходимое количество небольших линеек-модулей желаемых цветов, помещенных в защитный корпус, — и все. Разве что тонкие провода, тянущиеся к светодиодам, потребуется защитить миниатюрным кабель-каналом.

Для подсветки коллекций светодиоды вообще незаменимы. Во-первых, они позволяют создать индивидуальный вариант освещения для каждого предмета (а сами почти не видны). Во-вторых, не нагревают освещаемый «раритет», как бы близко от него ни располагались.

Теперь об архитектурной подсветке. Конечно, светодиодные модули пока еще не в состоянии испускать световой поток, который бы озарил, подобно прожектору, сразу весь фасад. Но подчеркнуть отдельные архитектурные детали и элементы этого фасада они вполне позволяют. Так, с помощью светодиодных линеек можно заливать их светом или выделять отдельные поверхности,

создавать световые карнизы и т. д. При этом подсветка бывает как белой, так и цветной, и даже меняющейся, например в зависимости от погодных условий и температуры на улице (именно такую задачу в свое время пытался решить знаменитый итальянский дизайнер Карло Пазолини, что удалось ему с величайшим трудом). А можно менять цвет фасада по собственному желанию. Используя светодиодные модули в трубчатых корпусах, вы создадите на фасаде практически любой рисунок. Отдельные детали постройки подчеркивают и светодиодными прожекторами. Единственное, что надо учитывать при установке светодиодных светильников, — что их холодный свет не в состоянии растопить снег. А значит, лучше располагать их так, чтобы светящаяся поверхность была обращена вниз.

И наконец, о подсветке водоема и сада. При погружении в воду светодиоды насыщенных цветов

позволят добиться просто фантастических эффектов, обеспечив при этом абсолютную электробезопасность (IPПродажа в кредит ► Договор, гарантия ► ). Кроме того, любимый пруд или бассейн можно «заселить» плавающими светящимися предметами (например, шарами), не требующими электропитания.

При оформлении ландшафта светодиоды могут быть встроены в дорожки (в том числе подъездные), газоны, использованы для подсветки кустов и элементов садовой архитектуры, а также для обозначения габаритов открытых въездных ворот и гаражей. Но это летом. А зимой, засыпанный снегом, весь названный «эксклюзив», к сожалению, не будет виден. Зато в зимнее время светодиоды с успехом применяются для украшения деревьев, а также подсветки ледяных скульптур и того же замерзшего пруда. Причем не просто освещают их, а подсвечивают изнутри — из-подо льда!

Где еще выгодно использовать светодиоды? Прежде всего там, где невозможно или слишком дорого обслуживать осветительные приборы (труднодоступная подсветка лестничных ступеней, скрытая под защитным стеклом подсветка стены за кухонной столешницей, встроенные в наружные стены зданий светильники и т. п.). А еще там, где нужно жестко экономить электроэнергию (например, если на ваш коттедж выделено всего Водоснабжение ► кВт электрической мощности, а подсветить его фасад и окружающий ландшафт очень хочется) или важна высокая вандалоустойчивость (светильники в специальном исполнении в подъездах, на лифтовых площадках, над въездными воротами). Впрочем, всего и не перечислить.

Редакция благодарит фирмы PHILIPS, «АРТ-resant.ruНИКС», «ИТОГ», «ЛАБОРАТОРИЯ»СВЕТОВОД», «ПОЛИТЕКС» за помощь в подготовке материала.